La présente thèse s’intéresse à l’histoire de la forêt tropicale Africaine de la région Guinéo-Congolaise (GC), plus particulièrement à l’histoire de sa fragmentation au niveau de la trouée du Dahomey ou Dahomey Gap (DG). Le DG est un corridor de savanes situé au niveau du sud Bénin et Togo et qui sépare la forêt GC en deux blocs :le bloc d’Afrique de l’ouest (WA) ou Haut Guinéen (UG) et le bloc d’Afrique centrale (CA), phytogéographiquement constitué du Bas Guinéen (LG) à l’ouest et du Congolais (C) à l’est. En effet, Les études de reconstitution des paléo-végétations dans le DG ont révélé que la forêt GC formait un seul bloc durant certaines phases interglaciaires et aurait subi une fragmentation durant les phases glaciaires. De plus, les études botaniques et phytogéographiques de la végétation actuelle du Bénin et du Togo (DG) ont révélé la présence d’îlots de forêts denses semi-décidues, de galeries forestières et de forêts riveraines qui contiennent des espèces typiques des forêts denses humides GC. Ces données pointent le rôle de barrière intermittente joué par le DG, mais on connaît mal l’origine de ces espèces GC du Dahomey Gap ni les conséquences évolutives des changements démographiques passés sur la diversité génétique de leurs populations. L’objectif principal de cette thèse est donc de déterminer avec une approche pluridisciplinaire l’origine des populations d’espèces GC du Dahomey Gap en vue de mieux comprendre l’histoire de la fragmentation de la forêt GC au niveau du DG et l’impact des changements climatiques passés sur la diversité intraspécifique. Pour atteindre cet objectif, au niveau interspécifique, (1) les patrons de diversité et de distribution géographique des espèces GC du DG ont été analysés afin de déterminer l’affinité ou origine WA et/ou CA de ces espèces. Ensuite, au niveau intraspécifique des données de microsatellites nucléaires et de génome chloroplastique entier ont été acquises afin de réaliser des analyses de diversité génétique, de phylogéographie et de l’histoire démographique des populations chez trois espèces d’arbres GC présentes dans le DG :Anthonotha macrophylla, Distemonanthus benthamianus et Terminalia superba. Pour chaque espèce nous avons tenté de déterminer (2) si les populations du DG de ces espèces se distinguent génétiquement des populations forestières, (3) si il y a des signatures génétiques de changements démographiques au sein des populations (changement de taille, fragmentation, fusion), (4) quelle est l’origine et la période d’installation des populations actuelles du DG et (5) quelles sont les capacités de dispersion des gènes et leur potentiel de colonisation. L’étude des patrons de diversité et de distribution géographique de la flore GC du DG montre que cette flore est partagée à 67 % par les deux blocs forestiers, mais qu’une plus grande proportion de ces espèces a une origine ou affinité CA (19,7%) que WA (13,3%). Elle montre aussi un patron est-ouest attendu (proportion d’espèces WA croissante vers l’ouest du DG), mais aussi nord-sud au niveau du Bénin (plus d’espèces WA vers le nord) suggérant le rôle potentiel de la chaîne de l’Atacora dans la colonisation du nord du DG par des espèces du UG.Au niveau génétique, les données de microsatellites nucléaires et de plastome montrent une forte structure génétique et une discontinuité génétique au sein des trois espèces séparant la population du DG avec celles des zones forestières indiquant une barrière passée au flux de gènes (1 pool génétique dans le DG, 1 pool génétique dans le WA et 3 pools génétiques dans le CA ou LG ;avec les données microsatellites nucléaires). Les inférences démographiques sur base des mêmes données microsatellites soutiennent le scénario d’origine par mélange de la population du DG pour les espèces D. benthamianus et T. superba tandis que pour A. macrophylla, c’est plutôt une origine CA. Les données de plastome quant à elles, soutiennent que la population du DG provient de la lignée LG (notamment depuis la ligne volcanique du Cameroun) des deux espèces D. benthamianus et A. macrophylla. Ce résultat concorde avec celui obtenu avec les données microsatellites de A. macrophylla mais pas pour D. benthamianus, laissant ainsi penser que l’origine de mélange obtenu pour cette espèce pourrait être due à un flux de gènes intense depuis le UG. Les datations à partir des données microsatellites nucléaires montrent que l’installation des populations des espèces T. superba et A. macrophylla date d’avant le Dernier maximum glaciaire (DMG), suggérant que certaines espèces GC du DG auraient survécu au DMG. Pour D. benthamianus, la population du DG proviendrait plutôt d’une colonisation post glaciaire notamment lors de l’Holocène humide. Cette étude montre aussi que les populations du DG des différentes espèces présentent une faible diversité génétique comparativement aux zones forestières. Cette faible diversité génétique est congruente avec le déclin de la taille efficace suivi d’une dérive génétique pour A. macrophylla et T. superba, et avec l’effet de fondation ou un goulot d’étranglement suivi d’une dérive génétique pour D. benthamianus; obtenus à partir des analyses démographiques.En conclusion, cette étude doctorale révèle donc la particularité génétique de la population du DG des trois modèles étudiés et supportent une origine LG (probablement depuis la ligne volcanique du Cameroun) de la population du DG de ces espèces avec un flux de gènes intense depuis le UG. Elle pointe aussi que la réponse des espèces GC du DG aux changements climatiques passées pourrait n’avoir pas été synchrone, probablement en raison de l’écologie de chacune des espèces. Les fragments forestiers du DG devraient faire l’objet d’attention particulière de conservation car, il n’est pas exclu que malgré leur faible diversité, les populations du DG aient subit une sélection génétique et qu’elles soient plus adaptées aux conditions climatiques sèches du DG, dans quel cas elles représentent une ressource phytogénétique potentiellement importante. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le maintien de ressources génétiques suffisamment larges est nécessaire pour assurer la viabilité et le potentiel évolutif des populations naturelles. Cette thèse a le principal objectif de caractériser la diversité et la variabilité génétique chez le genre Virola (Myristicaceae) pour décrire les processus évolutifs qui en sont à l'origine. Premièrement,une étude de la régénération d'un échantillonnage exhaustif de V. michelii a été menée dans une parcelle du dispositif expérimental de Paracou ayant subi une exploitation forestière de faible intensité et comparée à une parcelle témoin. La diversité génétique mesurée à partir de marqueurs AFLP (Amplified Fragment-Length Polymorphism, N=229) en zones perturbées s'est révélée être plis grande qu'en zone non-perturbées. Puis, l'adaptation locale a été étudiée à travers ces mêmes individus et certains loci (AFLP) montrent une sélection divergente pour des environnements contrastés, indiquant un signe d'adaptation. Enfin, l'étude des niveaux de divergence génétique chez trois espèces de Virola du bouclier guyanais (V. michelii, V. surinamensis et V. kwatae) montrent que deux d'entre elles (V. surinamensis et V. kwatae) montrent de fortes similarités génétiques malgré leur distribution sur des environnements contrastés. des Flux de gènes intersécifiques ont été mis en évidence chez ces deux espèces-soeurs et l'hypothèse d'une spéciation écologique est avancée. Ce travail a permis d'aborder différents processus évolutifs à l'origine de la diversité génétique actuelle chez ces espèces forestières tropicales et peut fournir une contribution pour appréhender le devenir des populations. / Genetic diversity is an essential component of biodiversity. The maintenance of sufficient genetic resources is needed to ensure the adaptive potential and the viability of natural populations. In the current context of global changes, the study of adaptation in living organisms is a key task, particularly for tropical forest trees that are dominant components (in terms of biomass and as ecological drivers) of some of the most diverse ecosystems on Earth. The main objective of this thesis is to characterize genetic diversity and genetic variability to understand the evolutionary processes that act on them. This ecological-genetic study was carried out at the interspecific and intraspecific level in the Virola genus.If overall high levels of genetic diversity are a guarantee of prosperity for the future of the species, it seems essential to perform studies on the impact of environmental disturbance on genetic diversity. In the first section, the genetic consequences of regeneration dynamics were studied in an exhaustive sample of V. michelii in a low-intensity logging plot and in a control plot at the Paracou experimental site. A greater genetic diversity, measured from AFLP markers (Amplified Fragment Length Polymorphism, N = 229), was found in perturbed areas. Because studying genetic diversity within species may be useful for understanding species adaptation to environmental changes, in the second section. I studied local adaptation in a population of V. michelii on the Paracou experimental site. A genome scan approach with AFLPs (N = 229) was conducted on 77 adult individuals and 401 juveniles to identify genetic differences between populations associated to contrasting conditions for an array of environmental variables. Some loci (N = 2) were found to be subject to divergent selection, indicating adaptation to contrasting habitats.In the third section, the study of levels of genetic divergence in three Virola species of the Guiana Shield (V. michelii, V. surinamensis and V. kwatae) was investigated for nuclear and chloroplast molecular markers. V. surinamensis and V. kwatae showed strong genetic similarities despite their contrasting habitats preferences. Coalescent analyses have revealed, on one hand, a recent divergence between these two species suggesting an ecological speciation, and one the other hand that interspecific gene flow occurs between these sister-species.This work focuses on understanding evolutionary processes shaping genetic diversity and provides a useful contribution for biodiversity conservation programs.

Les systèmes reproducteurs déterminent comment le matériel génétique est transmis d’une génération à la suivante […]. Les espèces qui combinent de la reproduction sexuée et asexuée/clonale sont très répandues [… mais] l’effet de leur système reproducteur sur leur évolution reste énigmatique et discuté.L’objectif de cette thèse est de modéliser la dynamique des fréquences génotypiques d’une population avec une combinaison de reproduction sexuée et/ou clonale dans des cycles de vie principalement diploïdes [. … Un] modèle du type chaine de Markov avec temps et états discrets sert de base mathématique pour décrire [leurs] changements […] au cours du temps.Les résultats montrent que la reproduction partiellement asexuée peut en effet modifier la dynamique de la diversité génomique par rapport à une reproduction strictement sexuée ou strictement asexuée. […] L’histoire démographique a un rôle important pour les organismes partiellement clonaux et doit être prise en compte dans toute analyse […].Cette thèse fait des recommandations pour la collecte des données et une hypothèse de base pour l’interprétation des données de génétique/génomique […]. Ces résultats ont des retombées dans plusieurs domaines, allant de la recherche fondamentale […] à des applications en agriculture […], pêche […] et protection de la nature […]. / Reproductive systems determine how genetic material is passed from one generation to the next, making them an important factor for evolution. Organisms that combine sexual and asexual/clonal reproduction are very widespread [… yet] the effects of their reproductive system on their evolution are still controversial and poorly understood.The aim of this thesis was to model the dynamics of genotype frequencies under combined sexual/clonal reproduction in dominantly diploid life cycles [. … A] state and time discrete Markov chain model served as the mathematical basis to describe [their] changes […] through time.The results demonstrate that partial clonality may indeed change the dynamics of genomic diversity compared to either exclusively sexual or exclusively clonal populations. […] Time has a crucial role in partially clonal populations and needs to be taken into account in any analysis of their genomic diversity.This thesis provides recommendations for data collection and a null hypothesis for the interpretation of population genetic/genomic data […]. Moreover, it includes new methods for the analysis of genotype-based population genetic Markov chain models. These results have a high potential relevance in several areas, ranging from basic research […] to applications in agriculture […], fisheries […] and nature conservation […].

L'une des principales barrières à la prise en charge optimale des patients sous traitement antirétroviral est l'accès limité aux tests de charge virale (CV) et de génotypage particulièrement en milieu décentralisé. Ces tests ne sont généralement disponibles qu'au niveau des structures sanitaires centrales de grandes villes et le plasma en est l'échantillon de référence. Or, son transfert des régions périphériques vers les laboratoires de références est difficile, voire impossible. Pour rapprocher les patients du laboratoire, nous avons démontré la possibilité d'assurer un suivi virologique complet (CV et génotypage) à partir des DBS collectés et acheminés dans des conditions de terrain. Nous avons également pour la première fois, documenté la réponse virologique au traitement antirétroviral et la diversité génétique du VIH-1 chez des patients adultes suivis en milieux décentralisés au Sénégal, au Mali et en Guinée Conakry. Globalement, malgré les défauts d'observance au traitement souligné, les résultats de nos travaux ne montrent pas de différences significatives dans la survenue de l'échec virologique entre patients suivis dans les structures sanitaires centrales et périphériques, ceci quelque soit le pays considéré. Au Sénégal, chez les enfants nés de mères séropositives, la résistance vis à vis des INNTI était plus prépondérante, probablement du fait de l'utilisation systématique de la Névirapine durant la PTME. Par ailleurs, aucune mutation de résistance aux inhibiteurs d'intégrase n'a été observée malgré des taux de résistance élevés chez des patients en échec de première et deuxième ligne de traitement. Nos travaux confirment également une grande diversité génétique des sous-types viraux avec cependant la prédominance du CRF02_AG dans la sous région Ouest Africaine. Ces travaux de thèse mettent en évidence la faisabilité et la pertinence du DBS comme support pour le suivi virologique des patients en milieux décentralisés. Son utilisation a permis de montrer d'autre part des taux d'échecs virologiques élevés indiquant la nécessité de renforcer l'adhérence au traitement. Enfin, nos résultats soulignent l'utilité de prendre davantage en considération les profils de résistance pour initier un traitement de relais. / One of the major barriers to the optimal care of patients undergoing antiretroviral therapy is the limited access to viral load (VL) and genotyping tests, especially in remote areas. These technologies are usually available only at central health facilities in larger cities and plasma is the reference sample. However, plasma or whole blood samples shipment from remote areas to reference lab faces several constraints or even impossible. In order to bring closer patients to reference lab, we have demonstrated the ability of DBS (Dried Blood Spots) collected and shipped in field conditions to provide complete virological monitoring (VL and genotyping). We also documented for the first time, virological outcome of ART and HIV-1 genetic diversity in adult patients followed up in decentralized settings in Senegal, Mali and Guinea Conakry. Overall, despite the low treatment adherence noted sometimes, our findings show no significant differences in the occurrence of virological failure among patients followed up in the central and peripheral health facilities, whatever the country. In Senegal, no integrase inhibitors associated DRM has been found despite the high rate of resistance in patients failing first and second-line treatment. Furthermore, among children born to HIV infected mothers, NNRTI-associated drug resistant mutations (DRM) were more predominant, probably because of systematic use of Nevirapine in MTCT. Our studies also confirm the high genetic diversity of viral subtypes, with the dominance of CRF02_AG in West Africa. This work presented here highlights the feasibility and relevance of DBS as support for the virological monitoring of patients in decentralized settings in West Africa. Furthermore, its use showed high rate of virological failure indicating the need to reinforce adherence to treatment. Finally, our results highlight the utility to considering carefully drug resistance patterns before switching to another ART regimen.

Les pressions anthropiques agissent en synergie du gène à l’écosystème, des régions polaires aux régions tropicales et induisent une érosion biologique telle, qu'elle est qualifiée de sixième extinction de masse.Ce constat pose la question de l’évolution de la biodiversité face aux changements environnementaux en cours. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse focalisé sur les populations de surface (5 -60 m) de corail rouge, Corallium rubrum (Linnaeus, 1758), en Méditerranée Nord-Occidentale.Le corail rouge (Octocorallia, Coralliidae) est une espèce sessile à phase larvaire caractérisée par sa longévité importante, sa dynamique de population lente et son rôle structurant au sein des communautés de substrats durs de Méditerranée. Soumis à une importante pression de récolte, Corallium rubruma récemment subi deux évènements de mortalité massive concordant avec des anomalies thermiques positives, potentiellement liées au réchauffement climatique. La combinaison de ces deux pressions environnementales est donc susceptible d’affecter fortement l’évolution des populations de surface de cette espèce. Basé sur une approche intégrant génétique des populations et écologie de terrain, ce travail a pour objectif principal d’étudier les processus microévolutifs en jeu chez le corail rouge, de l’inter- à l’intra- populationel, afin de contribuer à l'amélioration de nos connaissances sur la biologie de cette espèce dans le contexte environnemental actuel.Ce travail de thèse élargit le champ de connaissances relatif à l’écologie de Corallium rubrum et fournit un ensemble d’outils et de données pour sa conservation face aux perturbations environnementales en cours.Il contribue, par la même occasion, à une avancée significative dans la compréhension de la biologie des organismes marins sessiles à phase larvaire.Il illustre notamment la pertinence d'approches mises place à des échelles spatiales réduites, pour répondre à des questions fondamentales sur l’évolution de ces organismes, souvent clés au sein de communautés sous pression / Anthropic pressures act synergistically from gene to ecosystems and from polar to tropical regions, inducing a strong biological loss, which is considered by many as the sixth mass extinction. The evolution of biodiversity facing the ongoing global change is thus an open question.The present study is focused on the shallow populations (5 - 60 m) of Corallium rubrum (Octocorallia,Coralliidae) in the North Western Mediterranean Sea. The red coral is a sessile and long-lived species with a larval phase, a slow population dynamics and an important structuring role in the Mediterranean hard substrates communities. This species faces a strong harvesting pressure, and recently underwent two massmortality events linked to positive thermal anomalies putatively due to ongoing climate change. These two pressures may have deep implications on the evolution of the shallow populations of this species. Using population genetics and field ecology, the main objective of this study was to define microevolutionary processes acting between and within red coral populations, to enhance our knowledge on the biology of this species facing the environmental changes. This work extends our knowledge concerning the ecology of Corallium rubrum, and provides new toolsand data for its conservation in the context of the ongoing global change. Moreover, this work improves our understanding in the biology of sessile marine organisms with a larval phase, illustrating for example the relevance of approaches conducted at fine geographical scales to address questions regarding the evolution of these organisms.

Ophioderma longicauda (Bruzelius, 1805) est un complexe d’espèces cryptiques incluant six lignées mitochondriales (L1-L6), dont certaines (L2-L3-L4) incubent leur descendance, alors que d'autres se reproduisent probablement via des larves lécithotrophes. Afin de définir les limites d’espèces dans le complexe O. longicauda, le statut reproductif des lignées L1 et L3 a été étudié. L’analyse morphologique et génétique a montré qu’il s’agissait d’espèces biologiques différentes, avec notamment différentes périodes de reproduction. De plus, l’analyse par DAPC de 31 marqueurs génétiques a montré que le complexe O. longicauda était constitué de six groupes génétiques distincts. Deuxièmement, l’influence des traits d’histoire de vie sur la connectivité et la diversité génétique a été étudiée. Pour ce faire, 10 marqueurs ont été séquencés pour six populations sympatriques des lignées L1 et L3 en Grèce. La structure génétique était très marquée pour l’espèce incubante L3, tandis que l’espèce dispersante L1 n’a pas montré de structure génétique à cette échelle. L’analyse de la diversité génétique pour ces 10 marqueurs a montré que celle des dispersantes était trois à quatre fois plus élevée que celle des incubantes. De plus, l’analyse de la diversité génétique dans les transcriptomes des L1 et L3 a montré qu’elle était 1.5 à 2 fois plus élevée chez les dispersantes que chez les incubantes. Finalement, deux canaux ioniques impliqués dans la mobilité des spermatozoïdes ont montré une évolution sous sélection positive. Ces résultats suggèrent que la compétition des spermatozoïdes pourrait être un mécanisme d’isolement pré-zygotique chez Ophioderma longicauda. / Ophioderma longicauda (Bruzelius, 1805) is a cryptic species complex including six mitochondrial lineages (L1-L6), of which three (L2-L3-L4) brood their juveniles, whereas the other lineages most likely reproduce using lecithotrophic larvae. In order to define the species limits in the O. longicauda complex, the reproductive status of lineages L1 and L3 was studied. The morphological and genetic study showed that they were different biological species, with notably different reproductive periods. In addition, the analysis of 31 genetic markers using DAPC showed that the O. longicauda complex included six distinct genetic groups. Secondly, the influence of life-history traits on connectivity and genetic diversity was studied. To do so, 10 markers were sequenced for six sympatric populations of lineages L1 and L3 from Greece. The genetic structure was high for the brooding species, whereas the broadcasting species did not display any genetic structure at that scale. The analysis of genetic diversity for these 10 markers showed that diversity was three to four times higher in broadcasters than in brooders. In addition, the analysis of genetic diversity in the L1 and L3 transcriptomes showed that diversity was 1.5 to 2 times higher in broadcasters than in brooders. Finally, two ion channels involved in sperm motility showed an evolution under positive selection. These results suggest that sperm competition might be a mechanism of pre-zygotic isolation in Ophioderma longicauda.

La diversité génétique intra-spécifique constitue le potentiel adaptatif des espèces et, à ce titre, elle est donc indispensable pour l'évolution de celles-ci. Chez les vertébrés, les gènes du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) sont une composante essentielle de quoi permet de faire face aux parasites en initiant une réponse immunitaire. La pression de sélection exercée par les parasites et la sélection sexuelle via le choix du partenaire devraient donc agir sur la diversité génétique du CMH. Cependant, la distinction empirique des pressions sélectives agissant sur la diversité génétique du CMH en milieu naturel nécessite de suivre un grand nombre individus tout au long de leur vie et d'effectuer leur génotypage. Le premier objectif de cette thèse a donc été développer et appliquer un protocole de génotypage chez la marmotte Alpine (Marmota marmota), sur quatre loci du CMH décrits précédemment. Ceci permet par la suite d'étudier, dans une population de marmottes Alpines vivant en milieu naturel, si les caractéristiques génétiques du CMH influencent (1) le choix de partenaire, (2) la présence et/ou l'abondance de trois espèces de parasites intestinaux et (3) leur survie juvénile. Ce travail a fourni une méthode appropriée pour la détermination de génotypes fiables sur un grand nombre d'échantillons en utilisant des techniques de séquençage de nouvelle génération. Ensuite, nous avons constaté l'existence d'un choix de partenaire basé sur le CMH mais aussi sur les caractéristiques de l'ensemble du génome. Par la suite, nous avons mis en évidence le faible rôle du CMH sur la présence et abondance de trois espèces de parasites intestinaux. Finalement, nous avons constaté que l'association entre la survie juvénile et les caractéristiques génétiques du CMH et de l'ensemble du génome ont changé au cours des vingt-trois ans de suivi de la population. Dans l'ensemble, cette thèse présente une approche intégrée de l'étude des rôles du CMH sur une population contemporaine de marmottes Alpines / Intra-specific genetic diversity represents the true potential of adaptation of species and is thus essential for evolutionary change. In vertebrates, the genes of the major histocompatibility complex (MHC) play a critical role in vertebrate disease resistance by initiating immune response. The selective pressure carried out by parasites and sexual selection via mate choice are supposed to maintain the extreme diversity found in the MHC. Yet, empirical differentiation of selective pressures acting on MHC in the wild requires individually based monitoring of a large number of individuals and genotyping them. The aim of this thesis was firstly to develop and apply a genotyping protocol in Alpine marmots (Marmota marmota) to genotype four previously described MHC loci. This allows subsequently to evaluate, in a wild population of Alpine marmots, if MHC characteristics play a role (1) on mate choice, (2) on the presence and/or abundance of three intestinal parasite species and (3) on juvenile survival. This work provided a suitable method to reliably genotype large number of individuals using next-generation sequencing techniques. Then, we found evidences for female mate choice based on MHC but also on neutral genetic characteristics. Subsequently, we evidenced the weak role of MHC characteristics on the presence and abundance of three intestinal parasites. Finally, we found evidences for a change of the effect of genetic diversity at both MHC and neutral loci on juvenile survival during the 23-year monitoring study. Overall, this thesis comprises an integrated approach for the study of the roles of MHC in a contemporaneous population of Alpine marmots

Les amibes sociales sont des organismes eucaryotes présents dans le sol de presque toutes les zones climatiques. Ils sont remarquables pour leur passage d'un état unicellulaire à un état multicellulaire en réponse à la carence en nutriments. En période de carence, des millions de cellules forment des agrégats qui constituent chacun un nouvel organisme multicellulaire, contenant des spores, cellules reproductives, et des cellules de tige, cellules mortes qui favorisent la dispersion des spores. Ce comportement, de par le coût payé par les cellules de tige, a permis d'utiliser les amibes sociales en tant que système-modèle pour aborder des questions majeures de l'évolution de la coopération et de la multicellularité. Dans cette étude, nous examinons trois aspects différents du comportement des amibes sociales; agrégation, non-agrégation et compétition, et nous analysons comment ces aspects contribuent à notre compréhension de la coopération chez les amibes et systèmes microbiens en général.Nous avons exploré le fait bien connu mais négligé qu'en phase de carence nutritive, une fraction des cellules ne participent pas à la formation des agrégats pas et ne sont pas engagées dans le développement multicellulaire. Nous décrivons les facteurs phénotypiques et génétiques qui déterminent la fraction de cellules hors-agrégats chez D. discoideum. Les deux stratégies, d'agrégation et de non-agrégation, sont coûteuses ou bénéfiques d'un point de vue évolutif selon la durée de la phase de carence. Nous avons développé un modèle pour simuler ce processus. Nous proposons que le partitionnement de la population dans des états unicellulaire et multicellulaire est adaptative dans des environnements fluctuants avec une durée imprévisible des périodes de carence nutritive. Les amibes sociales sont donc situées à l'intersection de deux thèmes émergents en évolution microbienne, la coopération et le "placement des paris".Dans la deuxième partie, nous proposons un nouveau cadre pour aborder les observations a priori contradictoires de la diversité génétique dans les populations naturelles d'amibes sociales et une faible diversité nécessaire pour la coopération. Nous proposons que le cycle de vie complexe des amibes sociales fournit plusieurs points de compétition qui peut servir à la fois comme stabilisateur de la diversité et de la coopération. Nous explorons cette hypothèse expérimentalement avec un modèle en analysant la compétition entre 6 isolats naturels de D. discoideum. Notre simulation-modèle indique que la compétition à différents stades du cycle de vie peut conduire à l'exclusion des "gagnants sociaux". Toutefois nous n'avons pas réussi à expliquer la coexistence à long terme de souches génétiquement distinctes. Bien que préliminaires, nos résultats soulignent l'importance d'intégrer l'écologie des espèces dans les études de coopération microbienne.Enfin, nous nous concentrons sur une nouvelle dynamique d'agrégation chez P. pallidum observée dans notre laboratoire. L'agrégation est un processus au niveau de la population au cours duquel la population se divise en nombreuses sous-populations (agrégats) qui font face à la sélection de manière indépendante. Un tel fractionnement de la population peut avoir de fortes conséquences évolutives du point de vue de la coopération qui n'ont pas encore été explorées expérimentalement. Nous décrivons la dynamique des populations qualitativement et proposons plusieurs mesures quantitatives de partitionnement de la population en agrégats. Nos résultats préliminaires suggèrent qu'il existe une préférence pour les agrégats d'une certaine taille, mais qu'il n'existe aucune organisation spatiale des agrégats. / Social amoebae are eukaryotic organisms that inhabit soil of almost every climate zone. They are remarkable for their switch from unicellularity to multicellularity as an adaptation to starvation. When starved, millions of single cells aggregate and form a multicellular fruiting body, which contains reproductive spore cells and dead stalk cells, which help in spore dispersion. This costly behavior made social amoebae a model system for addressing major questions of the evolution of cooperation and multicellularity. In this study we look at three different aspects of social amoebae behavior; aggregation, non-aggregation and competition, and ask how they contribute to our understanding of cooperation in social amoebae and microbial systems in general.We explored the known but neglected observation that, upon starvation, not all cells aggregate and engage in multicellular development. We describe phenotypically and genetically non-aggregating cell proportion in D. discoideum species. Both aggregating and non-aggregating strategy are costly or beneficial depending on duration of starvation. With our computational model we propose that partitioning the population into unicellular and multicellular states is adaptive in fluctuating environments with unpredicted duration of starvation periods. Social amoebae may therefore lie at the intersection of cooperation and bet-hedging. In the second part, we provide a new framework for addressing the contrasting observations of high genetic diversity in natural populations of social amoebae and experimentally suggested low diversity-high relatedness required for cooperation. We propose that complex life cycle of social amoebae provides multiple competition points that can possibly play an important role in maintaining diversity and cooperation. We explore this experimentally and computationally by looking at competition over the whole life cycle between 6 natural isolates of D. discoideum. Our simulation model indicates that competition at different stages of the life cycle can lead to exclusion of “social winners”. Though we failed to explain strain coexistence. Although preliminary, our results emphasize the importance of integrating species ecology in cooperative studies.Finally, we focus on a new aggregation dynamics in P. pallidum species observed in our lab. Aggregation is a population level process during which population gets divided into numerous subpopulations/aggregates that face selection independently. Such population partitioning can have strong evolutionary consequences on cooperation that have not yet been explored experimentally. We describe the population dynamics qualitatively and propose several quantitative measurements of population partitioning into aggregates. Our preliminary results suggest that there is a preference for aggregates of certain size, but there is no spatial organization of aggregates.

La réponse immunitaire de type humorale se déclenche suivant certaines infections virales et bactériennes de même que suivant une immunisation. Au niveau cellulaire, ce type de réponse favorise la formation de petites structures, nommées centres germinatifs (CG), qui se développeront dans les organes lymphoïdes secondaires (OLS) tels que la rate et les ganglions. Ces CG sont orchestrés par la présentation des antigènes étrangers par les cellules dendritiques et les cellules dendritiques folliculaires (FDC), aux cellules T et B respectivement, ainsi que par des interactions complexes survenant entre ces lymphocytes T et B. Suivant ce processus, les lymphocytes B quittant les CG se différencieront soient en plasmocytes sécréteurs d’anticorps de fortes affinités ou en cellules B mémoires qui assureront une protection lors d’une seconde exposition face à un antigène étranger ayant précédemment été rencontré. Plusieurs évidences suggèrent que la qualité de la réponse humorale est influencée par des variants génétiques. Par exemple, des études quantifiant les titres d’anticorps suivant la vaccination ont observé que ces titres variaient en fonction de différents groupes ethniques. Toutefois, malgré ces évidences, la contribution de la génétique quant à la variation des aspects cellulaires de la réponse humorale demeure incomplète. En utilisant douze lignées de souris génétiquement éloignées, nous avons donc évalué l'impact de la variabilité génétique sur les aspects cellulaires de cette réponse humorale, et ce, à l'état d'équilibre et suivant l’immunisation avec un antigène étranger. Pour ces deux conditions, nous avons quantifié, par cytométrie en flux, le nombre ainsi que la composition cellulaire (cellules B, plasmocytes et cellules T auxiliaires folliculaires) des CG contenus dans plusieurs OLS ainsi que dans la moelle osseuse des différentes lignées de souris. Après immunisation, le positionnement cellulaire au sein des CG de la rate a également été évalué par immunofluorescence. Nos résultats indiquent que le nombre et la taille des CG après immunisation ainsi que la composition cellulaire de ces CG à l’état d’équilibre et suivant l’immunisation varient entre les différentes lignées de souris à l’étude. Comme les douze lignées de souris ont été soumises aux mêmes conditions, ces résultats suggèrent que les variants génétiques, étant différents d’une lignée de souris à une autre, sont responsables des variations que nous avons observées au niveau des aspects cellulaires de la réponse humorale. Ce projet permettant de mieux comprendre l’impact de la variabilité génétique sur certains aspects de la réponse humorale pourrait ultimement mener à une amélioration des approches vaccinales chez les individus répondant moins bien à un certain type de vaccination. / The humoral immune response is triggered following certain viral and bacterial infections as well as following immunization. At the cellular level, this type of response promotes the formation of small structures, called germinal centers (GC), which develop into secondary lymphoid organs such as the spleen and lymph nodes. These GC are orchestrated by the presentation of foreign antigens by dendritic cells and follicular dendritic cells (FDC), to T and B cells respectively, and by subsequent interactions between these T and B lymphocytes. Following this process, B cells leaving the GC will differentiate into high-affinity antibody-secreting plasma cells or memory B cells that will provide protection upon a second exposure to a previously encountered foreign antigen. There is some evidence to suggest that the quality of the humoral response is influenced by genetic variants. For example, studies quantifying antibody titers following vaccination have observed that these titers vary across different ethnic groups. However, despite this evidence, the contribution of genetics to the variation of the cellular aspects of the humoral responses remains incomplete. Using twelve genetically divergent mouse strains, we therefore evaluated the impact of genetic variability on the cellular aspects of this humoral response at steady state and following immunization with a foreign antigen. For these two conditions, we quantified, by flow cytometry, the number as well as the cellular composition (B cells, plasma cells and T follicular helper cells) of the GC contained in several SLO and in the bone marrow of the different mouse strains. After immunization, cell positioning within the GC of the spleen was also assessed by immunofluorescence. Our results indicate that the number and size of GC after immunization as well as the cellular composition of these GC at steady state and following immunization vary between the different mouse strains studied. As the twelve mouse strains were subjected to the same conditions, these results suggest that the genetic variants, being different from one mouse strain to another, are responsible for the variations that we observed in the cellular aspects of the humoral response. This project, which allows us to better understand the impact of genetic variability on some aspects of the humoral response, could ultimately lead to an improvement in vaccine approaches in individuals who respond less well to a certain type of vaccination.

L'huître plate européenne, espèce endémique des côtes européennes, est classée dans la catégorie des « espèces menacées et/ou en déclin ». En effet, les gisements naturels de cette huître ont été progressivement décimés par la sur-exploitation et par l'émergence successive de maladies parasitaires. Le parasite responsable de la bonamiose a notamment contribué à réduire de façon drastique l'exploitation de cette huître en France, et en Europe. Les mollusques bivalves marins présentent deux caractéristiques qui restreignent de fait le potentiel d'action pour lutter contre les maladies : ils sont cultivés en milieu ouvert, et possèdent un système immunitaire inné dépourvu de la capacité de réponse adaptative. Dans ce contexte, la sélection d'animaux naturellement résistants à la bonamiose est une voie prometteuse pour relancer la culture de l'huître plate européenne. Afin de mieux comprendre le phénomène de résistance à la bonamiose, plusieurs études ont porté sur les mécanismes de réponse de l'huître plate et sur l'identification de régions génomiques potentiellement impliquées dans les mécanismes de résistance à la maladie.Le présent travail de thèse consistait à améliorer la compréhension de la résistance de l'huître plate européenne vis-à-vis de la bonamiose, mais également à mieux caractériser la ressource génétique et la structuration de ses populations naturelles. L'huître plate n'étant pas un organisme modèle, seule une carte génétique préliminaire était disponible chez cette espèce. Il a donc été nécessaire de développer de nouveaux outils moléculaires afin d'optimiser la couverture de son génome. Des marqueurs de type SNP (polymorphisme d'une seule base) ont ainsi été développés par séquençage de produits PCR et par séquençage à haut débit. Afin d'améliorer la compréhension de la résistance à la bonamiose, trois expériences d'infection avec le parasite responsable de cette maladie ont été réalisées et ont permis de caractériser les phénotypes de réponse de l'huître plate à plusieurs échelles d'études.1- À l'échelle inter-familiale, il s'agissait de détecter des régions du génome (QTL) associées aux mécanismes de réponse (survie / mortalité) à la bonamiose chez plusieurs familles d'huîtres. Cette approche a permis d'identifier plusieurs régions génomiques d'intérêt communes entre les familles, et de nouvelles régions d'intérêt qui n'avaient pas encore été détectées.2- À l'échelle intra-familiale, il s'agissait de détecter des régions génomiques associées à la régulation d'activités hémocytaires (QTL) ou à l'expression de gènes (eQTL) préalablement identifiés comme potentiellement impliqués dans la réponse à la bonamiose. Cette approche, nouvelle chez un mollusque bivalve, a notamment permis de mettre en évidence une concordance positionnelle entre les régions génomiques impliquées dans la survie ou la mortalité à la bonamiose et celles impliquées dans la régulation des réponses cellulaires et/ou moléculaires.3- À l'échelle des populations, il s'agissait d'étudier un éventuel différentiel de réponse à la bonamiose chez des huîtres provenant de trois populations naturelles géographiquement et écologiquement distinctes. Cette étude a notamment permis d'identifier une possible adaptation à la parasitose des huîtres provenant de la baie de Quiberon. Afin de mieux caractériser les ressources naturelles de l'huître plate européenne, plusieurs populations couvrant l'ensemble de l'aire de distribution de l'espèce ont également été étudiées. Cette étude a permis de confirmer la forte diversité nucléotidique de l'huître plate, en évaluant pour la première fois la diversité génétique globale des populations naturelles d'un mollusque bivalve marin. Cette étude a également permis d'identifier une structuration génétique des populations, avec coïncidence entre les discontinuités dans la distribution des fréquences alléliques des marqueurs moléculaires sous sélection positive ou divergente et les barrières biogéographiques. / The European flat oyster, an endemic species from European coasts, is classified in the category of “endangered and/or declining species”. Indeed, the natural beds of this oyster, consumed since ancient times, have gradually been decimated by over-exploitation and by successive emergence of parasitic diseases. The parasite that causes the disease called bonamiosis has contributed to drastically reduce the French and European aquacultural production of flat oyster. Marine bivalve molluscs display two specificities that restrict possibilities to fight against diseases: they are grown in an open environment, and possess an innate immune system lacking in adaptive response. In this context, the selection of animals naturally resistant to bonamiosis is a very promising issue to revive the culture of the European flat oyster. To better understand the phenomenon of resistance against bonamiosis, several studies have focused on understanding the mechanisms of response of the flat oyster, and on the identification of genomic regions potentially involved in the mechanisms of disease resistance.In this context, the present work consisted in improving our understanding of the resistance of the European flat oyster against bonamiosis, and in better characterizing the genetic resources and the structuring of its natural populations. Considering that the flat oyster is not a model organism, a preliminary genetic map was available for this species. It was therefore necessary to develop new molecular tools to optimize the coverage of its genome. SNP markers (single nucleotide polymorphism) have been developed by direct sequencing of PCR products and high-throughput sequencing. To improve the understanding of resistance against bonamiosis, three experiments of infection with the parasite have been performed and used to characterize phenotypes of the oyster response at several study levels.1 – At the inter-family level, the objective was to detect genomic regions (QTL) associated with the mechanisms of response (survival/mortality) against bonamiosis in several families of oysters. This approach enabled to identify several genomic regions of interest shared between families, and new ones that had not yet been detected. 2 – At the intra-family level, the objective was to detect genomic regions associated with the regulation of haemocytic activities (QTLs) or genes expression (eQTL) previously identified as potentially involved in the response to bonamiosis. This approach had never been used before on a bivalve mollusc. It has enabled to identify a positional correlation between the genomic regions involved in the survival or mortality to bonamiosis and those involved in the regulation of cellular or molecular responses.3 – At the population level, the experiment aimed at detecting possible differential responses against bonamiosis between oysters from three natural populations geographically and ecologically distinct. This study has enabled to identify a possible adaptation of oysters from the bay of Quiberon to the parasitosis. In order to improve the characterization of the natural resources of the European flat oyster, several populations covering the entire geographic range of the species were also studied. This study confirmed the high nucleotide diversity of the flat oyster, assessing for the first time the overall genetic diversity of natural populations of a marine bivalve mollusc. This study also enabled to identify the genetic structure of populations, with coincidences between geographical discontinuities in allele frequencies of molecular markers under positive or divergent selection and biogeographical barriers.